生活垃圾和生物质热工艺三步联合洁净处理方法技术

本发明专利技术涉及一种热工艺三步联合洁净处理方法，所述方法依次包括下列三个步骤：(1)绝对厌氧热处理；(2)催化裂解；和(3)微生物降解。本发明专利技术方法用以解决现有生活垃圾和生物质处理中环境污染和资源浪费的问题，尤其是利用三步联合处理法工艺使生活垃圾、生物质的处理达到无苯类及其衍生物(尤其是二噁英)产生的目的。

Three step combined cleaning process for domestic waste and biomass heating process

The invention relates to a three-step combined clean treatment method for thermal process, which comprises the following three steps in turn: (1) absolute anaerobic heat treatment; (2) catalytic cracking; and (3) microbial degradation. The method of the invention is used to solve the problems of environmental pollution and resource waste in the existing domestic garbage and biomass treatment, in particular, the three-step combined treatment process is used to make the treatment of domestic garbage and biomass achieve the purpose of producing benzene-free and its derivatives (especially dioxins).

【技术实现步骤摘要】
生活垃圾和生物质热工艺三步联合洁净处理方法
本专利技术涉及生活垃圾和生物质处理
，具体涉及一种生活垃圾和生物质热工艺三步联合洁净处理方法。
技术介绍
垃圾是人类日常生活和生产中产生的固体废弃物。尤其是生活垃圾，由于排出量大，成分复杂多样，且具有污染性、资源性和社会性，需要无害化、资源化、减量化和社会化处理。如不能妥善处理，就会污染环境，影响环境卫生，浪费资源，破坏生产生活安全，破坏社会和谐。当今广泛应用的垃圾处理方法是卫生填埋、高温堆肥和焚烧(热处理)。此外，我国是一个农业大国，耕地面积超过了18亿亩，每年有丰富的秸秆量产生。据调查，2009年，全国农作物秸秆理论资源量为8.20亿吨(风干，含水量为15％)。从品种上看，稻草约为2.05亿吨，占理论资源量的25％；麦秸为1.50亿吨，占18.3％；玉米秸为2.65亿吨，占32.3％；棉秆为2584万吨，占3.2％；油料作物秸秆(主要为油菜和花生)为3737万吨，占4.6％；豆类秸秆为2726万吨，占3.3％；薯类秸秆为2243万吨，占2.7％。如此巨量的生物质秸秆，由于没有很好的技术来利用，仍大部分被废弃与焚烧处理。不仅造成了令人痛心的资源浪费，也给环境(大气、水质和土壤)的恶化带来了不可低估的影响。我国现阶段无论是生活垃圾还是生物质的热处理(焚烧、气化、热解、干馏)过程中，都存在着不同程度的环境污染。其中，所排放有害物质如VOCs、POPs等拥有很强的毒性危害，如2,3,7,8-四氯二苯并对二噁英的毒性高达每盎司(即28.35克)可以毒死100万人。此外，现阶段的处理技术还存在着产品产量低、经济效益差、产品销路差的客观问题。在现阶段我国对于环保要求日益严格的今天，如何做到生活垃圾以及生物质真正无公害化处理、能源化处理、经济化处理是亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种热工艺三步联合洁净处理方法，用以解决现有生活垃圾和生物质处理中环境污染和资源浪费的问题，尤其是利用三步联合处理法工艺使生活垃圾、生物质的处理达到无苯类及其衍生物(尤其是二噁英)产生的目的。为实现上述目的，本专利技术的技术方案为一种生活垃圾和生物质热工艺三步联合洁净处理方法，所述方法依次包括下列三个步骤：(1)绝对厌氧热处理；(2)催化裂解；和(3)微生物降解。(参见图1)下面，对于各步骤说明如下：(1)绝对厌氧热处理：通过专利技术人数据显示，生物质或生活垃圾在热工艺(焚烧、气化、干馏、热解)过程中其氧气含量与产生的最有毒性的污染物二噁英含量呈指数增长关系，即绝氧热工艺(气化、干馏、热解)产生的二噁英含量与半焚烧式气化工艺(市面上已有气化形式)产生的二噁英含量的比值为1:22190；与焚烧产生的二噁英含量的比值为1:196206。所以绝对厌氧热处理工艺的优点是能够大幅度地降低污染物中最具有毒性的物质——二噁英的产生，但缺点也很明显，即对其他污染物的控制幅度减小，并且无法完全阻止二噁英的产生。(2)催化裂解：对于催化裂解工艺来讲，其可以说是对苯类以及长链类成分最有效去除的手段，通常正常工作时处理能力为86％以上，但其缺点为高浓度污染物去除时，容易产生积碳、中毒等现象从而导致失活，并且不能100％去除污染物。(3)微生物降解：微生物降解技术是现阶段世界上最热门的垃圾和生物质处理技术。其具体优势包括可以做到对污染物的100％去除，且无需另外耗费能源等；其缺陷也十分明显，包括去除物浓度不易过高、去除速率慢等方面。由此，本专利技术的三步联合洁净处理方法的三个步骤排序依据如下：①以对污染物的处理能力或抑制能力来看，物理方法——绝对厌氧热处理最为有效，将其排在第一步能够减轻后两步的处理难度，兼具保护后续步骤的作用；化学方法——催化裂解处理效率处于中间，安排在第二步一方面能够使所有污染物在此步骤中得到最大程度的降解，此外还可以起到保护后续步骤中微生物不被过高浓度的污染物毒死的作用；生物方法——微生物降解其处理能力最低且所需处理时间最长，此步骤适合用来完全处理前两步中未处理到的微量有害物质，其效果最佳。②以对污染物处理的残留物来看，物理方法——绝对厌氧热处理其残留物剩余最多，其排在第一步能够保证逃逸的残留污染物还可被其他步骤进行处理；化学方法——催化裂解的污染物残留处于中间水平，安排在第二步对污染物进行降级(污染物降低一个数量级)后，残余污染物仍然可以利用第三步进行处理；生物方法——微生物降解其污染物处理效率理论上可以达到100％，所以在最后一步进行把关使污染物控制达到完全处理效果。绝对厌氧热处理进一步的，步骤(1)的绝对厌氧热处理包括在炉体进料时使用绝对厌氧进料器的步骤以及在炉体供热时采用绝对厌氧热处理工艺，其中，所述绝对厌氧进料器包括挤压装置和保护气体置换装置。根据进料器要求，所选择的进料器需要有两方面结构特征：第一方面为具有挤压装置，其目的是将物料(生物质或生活垃圾)中所含空气除去；第二部分为保护气体置换装置，其目的是将经挤压后物料中残余空气置换干净，以达到真正的隔绝氧气的作用。保护气体一般推荐使用二氧化碳气体，但用氮气或其他惰性气体也是可以的。进一步的，挤压装置的压力应该不小于0.5MPa，例如0.5-2.5MPa，或其压力应使得物料在挤压前后的体积比不小于4:1，例如4:1至8:1；保护气体置换装置中通入的保护气体体积与物料体积的比值不小于5:1，例如5:1至10:1。上述两方面结构特征缺一不可：如果缺少挤压装置，则会造成保护气体置换装置置换效率差，保护气体使用量大，成本费用极高的缺陷；如果缺少保护气体置换装置则会造成两种可能结果，第一为氧气隔绝不彻底，不能起到应有效果，第二为对挤压装置要求过高，造成用电成本增加以及由于挤压过度导致的后续工艺中会出现导热不良的情况。进一步的，所述绝对厌氧热处理工艺可以选自微波处理工艺、等离子体处理工艺或换热法处理工艺三种中的一种，其中更优选换热法处理工艺。微波处理工艺和等离子体处理工艺在现阶段对于生物质或生活垃圾这种废弃物而言是比较昂贵的处理方式，相对而言，换热法处理工艺在成本和处理效率方面取得了较佳的平衡。因此，本专利技术方法中主要采用换热法处理工艺。进一步的，所述换热法处理工艺包括完全介质换热和介质—间壁混合换热两种换热模式，这两种换热模式中所使用的炉型包括多膛炉、回转窑和气化炉。I、以多膛炉为代表的炉型一、完全介质换热模式每层炉体空腔的边缘一般设置2—6个通气孔，通过通气孔向炉内直接通入高温介质，高温介质随炉内结构向上流动，最终由炉顶燃气出口集体排出(参见图2)。其中高温介质的成分包括：①热解和干馏高温可燃气；或者②气化高温可燃气+气化剂组分。高温可燃气按照供热参数多少进行计算，具体计算公式如下：L循环＝[(Q燃气-Q原料)×S原料+Q炉失-L气化剂×C气化剂×(T始-T终)]÷[C燃气×(T始-T终)]L循环表示高温可燃气单位时间循环量；Q燃气表示产品气(循环高温可燃气)高位热值；Q原料表示原材料(生活垃圾或生物质)高位热值；S原料表示单位时间原材料处理量；Q炉失表示单位时间炉体热损失量；L气化剂表示单位时间气化剂加入量；C气化剂表示气化剂比热容；T始表示高温介质入炉温度；T终表示气体出炉温度；C燃气表示产品气(循环高温可燃气)比热容。二、介本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生活垃圾和生物质热工艺三步联合洁净处理方法，其特征在于，所述方法依次包括下列三个步骤：(1)绝对厌氧热处理；(2)催化裂解；和(3)微生物降解。

【技术特征摘要】
1.一种生活垃圾和生物质热工艺三步联合洁净处理方法，其特征在于，所述方法依次包括下列三个步骤：(1)绝对厌氧热处理；(2)催化裂解；和(3)微生物降解。2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤(1)的绝对厌氧热处理包括在炉体进料时使用绝对厌氧进料器的步骤以及在炉体供热时采用绝对厌氧热处理工艺，其中，所述绝对厌氧进料器包括挤压装置和保护气体置换装置。3.根据权利要求2所述的处理方法，其特征在于，所述挤压装置的压力不小于0.5MPa，或其压力应使得物料在挤压前后的体积比不小于4:1；所述保护气体置换装置中通入的保护气体体积与物料体积的比值不小于5:1。4.根据权利要求2所述的处理方法，其特征在于，所述绝对厌氧热处理工艺选自微波处理工艺、等离子体处理工艺或换热法处理工艺。5.根据权利要求4所述的处理方法，其特征在于，所述换热法处理工艺包括完全介质换热和介质—间壁混合换热，这两种换热模式中所使用的炉型包括多膛炉、回转窑和气化炉。6.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤(2)的催化裂解使用1～6种催化剂对粗产品气进行催化裂解反应；所述催化剂包括：焦油裂解作用催化剂、布朵儿反应及水煤气反应催化剂、苯结构加氢催化剂、催化环状分子断裂催化剂以及C4以上长链分子断裂催化剂。7.根据权利要求6所述的处理方法，其特征在于，所述焦油裂解作用催化剂处于第一位置，其从以下催化剂中进行选择：凹凸棒石及其负载金属催化剂、白云石及其负载金...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭凯，
申请(专利权)人：郭凯，
类型：发明
国别省市：陕西,61